實(shí)現(xiàn)軟運(yùn)動(dòng)控制
時(shí)間:2007-08-30 11:36:00來(lái)源:lihan
導(dǎo)語(yǔ):?在控制器和傳統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)器之間的界面一直以來(lái)是模擬量扭矩或速度
在控制器和傳統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)器之間的界面一直以來(lái)是模擬量扭矩或速度。多年來(lái)似乎這已經(jīng)是順理成章的,但是模擬界面有著一些局限性:多線連接(每個(gè)驅(qū)動(dòng)器至少12線,用于命令、位置反饋,使能和出錯(cuò));易受電磁干擾;溫度漂移;有限的命令分辨率(通常是10-16 bits);缺少詳細(xì)診斷信息;數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化(D/A和A/D)的時(shí)間延遲。現(xiàn)在,大多數(shù)控制器和驅(qū)動(dòng)器的內(nèi)部都采用數(shù)字工作方式。
采用模擬驅(qū)動(dòng)器連接界面,可實(shí)現(xiàn)PC-based軟運(yùn)動(dòng)控制,但這樣未能充分體現(xiàn)如今的低成本、高性能的數(shù)字技術(shù)。更好的方法是實(shí)現(xiàn)軟運(yùn)動(dòng)控制,如下圖所示:

數(shù)字技術(shù)允許伺服驅(qū)動(dòng)器保留所有的控制回路和電機(jī)的控制法則。圖中可見(jiàn)一個(gè)AC伺服系統(tǒng),但是結(jié)構(gòu)不限于任何特定的伺服技術(shù).
位置指令界面將控制器的計(jì)算和網(wǎng)絡(luò)負(fù)擔(dān)最小化,保證伺服技術(shù)不受控制器影響。
能為軟運(yùn)動(dòng)消除模擬界面和提供標(biāo)準(zhǔn)的界面的技術(shù)是串行實(shí)時(shí)通信協(xié)議(SErial Real-time COmmunication System,SERCOS)。這個(gè)數(shù)字驅(qū)動(dòng)界面出現(xiàn)于80年代中期,1995年成為國(guó)際性的標(biāo)準(zhǔn)IEC 61491。SERCOS是唯一的運(yùn)動(dòng)總線標(biāo)準(zhǔn),在全球范圍內(nèi)超過(guò)120家控制器和驅(qū)動(dòng)廠商支持。
SERCOS界面由一對(duì)光纖電纜構(gòu)成,聯(lián)結(jié)是數(shù)字方式(無(wú)漂移,指令和反饋可為32-bit),快速(最大為4 M bit/sec,很快將能達(dá)到16 Mbit/sec),由于采用了光學(xué)介質(zhì),沒(méi)有噪音。
光纖聯(lián)接替代了多軸控制系統(tǒng)中的數(shù)百根接線。低成本的塑料光纖可支持最長(zhǎng)為130 ft的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)距離,最大環(huán)行距離為32,800 ft。一個(gè)典型的系統(tǒng)特性是位置反饋線纜從電動(dòng)機(jī)直接到驅(qū)動(dòng)器(見(jiàn)SERCOS拓?fù)鋱D)。

基于SERCOS的系統(tǒng)用于高性能的應(yīng)用中,可聯(lián)接多達(dá)32個(gè)驅(qū)動(dòng)器和一個(gè)控制器。 (SERCOS規(guī)范支持254個(gè)驅(qū)動(dòng)器和I/O站點(diǎn)。)其通信協(xié)議為同步傳輸提供所有的驅(qū)動(dòng)參數(shù),他們可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)建立、確定性控制和智能診斷。SERCOS網(wǎng)絡(luò)對(duì)帶寬的需求相對(duì)較低,因?yàn)榭刂破鞯津?qū)動(dòng)器的界面是簡(jiǎn)單的位置命令,通常每1或2毫秒刷新一次。
但是,為了增加運(yùn)動(dòng)控制的精確性,數(shù)字驅(qū)動(dòng)器內(nèi)部以相當(dāng)高的頻率微插入位置命令。SERCOS也可幫助提高性能,因?yàn)樗试S所有的回路在數(shù)字驅(qū)動(dòng)器中閉合。這使得時(shí)間的延遲最小化,保持了所有的驅(qū)動(dòng)器參數(shù)的分辨率最大化??蛻舭l(fā)現(xiàn),相比于傳統(tǒng)的模擬技術(shù),SERCOS使他們的機(jī)械運(yùn)行快速,而且精確度更高。
此外,對(duì)于工廠級(jí)運(yùn)行系統(tǒng)來(lái)說(shuō),Windows NT是可以接受的標(biāo)準(zhǔn)。Windows NT可以實(shí)現(xiàn)軟實(shí)時(shí)(SRT)控制,它采用及時(shí)的方式運(yùn)行。對(duì)于一些機(jī)械控制任務(wù),如操作員界面和軟邏輯控制,使用SRT控制后,運(yùn)行良好。